【正文】 級來確定。本工序中菱形銷與銷孔的配合為H7/g6，菱形銷公差△＝，直徑為52mm，根據(jù)GB2204—80，查得其長度為35mm。另外止口座與活塞止口的配合為基孔制間隙配合，止口的尺寸和公差同樣可根據(jù)配合來確定。[15] 定位誤差分析與計算(1) 產(chǎn)生定位誤差的原因a. 基準(zhǔn)不重合帶來的定位誤差夾具定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，兩基準(zhǔn)之間的位置誤差會反映到被加工表面的位置上去，所產(chǎn)生的定位誤差稱之為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差。b. 間隙引起的定位誤差在使用心軸、銷、定位套定位時，定位面與定位元件間的間隙可使工件定心不準(zhǔn)產(chǎn)生定位誤差。單菱形銷與孔的定位情況，最大間隙為 ( 12 )式中　　　——定位孔最大直徑；　　　　——定位銷最小直徑；　　　△——銷與孔的最小間隙；　　　——銷的公差；　　　——孔的公差；由于銷與孔之間有間隙，工件安裝時孔中心可能偏離銷中心，其偏離的最大范圍是以δ為直徑，以銷中心為圓心的圓。若定位時讓工件始終靠緊銷的一側(cè)，即定位以銷的一條母線為基準(zhǔn)，工件的定位誤差僅為。精鏜銷孔時菱形銷與活塞銷孔的配合為H7/g6，所以，=+＝，52－＝，菱形銷與孔的最大間隙為＝－＝。c. 與夾具有關(guān)的因素產(chǎn)生的定位誤差這類因素基本上屬于夾具設(shè)計與制造中的誤差，如：1）定位基準(zhǔn)面與定位元件表面的開關(guān)誤差。2）導(dǎo)向元件，對刀元件與定位元件間的位置誤差，及其形狀誤差導(dǎo)致產(chǎn)生的導(dǎo)向誤差和對刀誤差。3）夾具在機床上安裝誤差，即對定誤差導(dǎo)致工件相對刀具主軸或運動方向產(chǎn)生的位置誤差。4）夾緊力使工件或夾具產(chǎn)生變形，產(chǎn)生位置誤差。5）定位元件與定位元件間的位置誤差，以及定位元件、對刀元件、導(dǎo)向元件、定向元件等元件的磨損。上述定位誤差的分析計算，一般是在成批大量生產(chǎn)中用調(diào)整法加工時，需要分析，對于具體夾具的定位誤差需要具體分析，要找出各個產(chǎn)生定位誤差的環(huán)節(jié)及大小，然后按照極值法或概率法求出總的定位誤差。如果采用試切法加工，一般就不作定位誤差的分析計算了。[16] 工件的夾緊裝置的設(shè)計 夾緊裝置的組成典型的夾緊裝置，是由下列幾個部分組成。(1) 中間遞力機構(gòu): 中間遞力機構(gòu)是介于力源和夾緊元件之間的傳力機構(gòu)。它把力源裝置的夾緊作用力傳遞給夾緊元件，然后由夾緊元件最終完成對工件的夾緊。一般遞力機構(gòu)可以在傳遞夾緊作用力過程中，改變夾緊作用力的方向和大小。本夾具設(shè)計為了一壓桿形式和拉頭的組合遞力機構(gòu)。(2) 夾緊元件與夾緊機構(gòu): 夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件。通過它和工件受壓面的直接接觸而完成夾緊動作。本夾具的設(shè)計根據(jù)零件的特點設(shè)計螺旋夾緊裝置。樣式見總裝配圖。 夾緊力的確定(1) 夾緊力的計算夾緊力的大小需要準(zhǔn)確的場合 ，一般需要實驗來確定。通常，由于切削力本身是估算的，工件與支撐件間的摩擦因數(shù)也是近似的，因此夾緊力也是粗略估算。在計算夾緊力時，將夾具和工件看作一個剛性系統(tǒng)，以切削力的作用點、方向和大小處于最不利于夾緊的狀況為工件的受力狀況，根據(jù)切削力、夾緊力（大工件還應(yīng)考慮重力，運動速度較大時應(yīng)考慮慣性力），以及夾緊機構(gòu)的具體尺寸，列出工件的靜力方程式，求出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)，作為實際所需夾緊力。[17]本設(shè)計中，夾緊機構(gòu)選用最常用的螺旋夾緊機構(gòu)。加工活塞時采用的夾緊工件的勞動強度也不是很大，為節(jié)約成本，動力裝置采用手動夾緊機構(gòu)。此時夾緊力的方向也符合“夾緊力的方向應(yīng)用有利于工件的準(zhǔn)確定位，不會破壞定位。實際所需夾緊力的計算如下。螺旋夾緊機構(gòu)是夾緊機構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的一種，螺旋夾緊機構(gòu)夾緊力的計算與斜契夾緊機構(gòu)的計算相似，因為螺旋可以看作一斜契繞在圓柱體上而形成。圖5所示為螺桿受力圖，該螺桿為矩形螺紋。原始動力為，力臂為作用在螺桿上，其力矩為T。工件對螺桿的反作用力有垂直方向的反作用力W（等于加緊力）、工件對其摩擦力。該摩擦力存在于螺桿端面上的一環(huán)面內(nèi)，可視為集中作用于當(dāng)量半徑為的圓周上，因此摩擦力矩。螺母為固定件，其對螺桿的作用力有垂直于螺旋面的作用力R及摩擦力，其合力為。該合力可分解成螺桿軸向分力和周向分力，軸向分力與工件的反作用軸向力平衡。周向力可視為作用在螺紋中徑上，對螺桿產(chǎn)生力矩。螺桿上的力矩T、和平衡。[18]根據(jù)《機械加工工藝手冊》可查螺旋夾緊的夾緊力的計算公式為： ( 13 )圖 5 螺桿受力示意圖Fig 5 Screw the force diagram式中: — 夾緊力 （N）；— 原始作用力 （N）；— 作用力臂 （mm）；d2— 螺紋中徑 （mm）；— 螺紋升角（）；— 螺紋處磨擦角（）；— 螺紋端部與工件（或壓塊）的磨擦角（）；— 螺紋廟療與工件（或壓塊）的當(dāng)量磨擦半徑 （mm）。螺紋形狀選用三角螺紋，取螺紋公稱直徑d = 10mm，螺紋中徑為d 2= ，作用力臂L = 212mm，原始作用力Q = 20N。其余尺寸查《機械加工工藝手冊》表636363638可得，代入工公式可算得:W = 1780N。實際所需夾緊力的計算是一個很復(fù)雜的問題，一般只能作粗略估算。為了簡化計算，在設(shè)計夾緊裝置時，可只考慮切削力對夾緊的影響，并假定工藝系統(tǒng)是剛性的，切削過程穩(wěn)定不變。對于鏜削加工的切削力在設(shè)計手冊上沒有明確的公式計算，由于本工序為精鏜銷孔加工，根據(jù)其削用量并參照相關(guān)車削加工經(jīng)驗數(shù)據(jù)，鏜削力估算為F =520（N）。由于工件是以平面定位，夾緊力與切削力垂直，則 ( 14 ) 式中： — 實際所需夾緊力（N）；— 切削力（N）；— 夾緊元件與工件間的摩擦因數(shù)；— 工件與夾緊支撐面間的摩擦因數(shù)；— 為安全系數(shù)。安全系數(shù)一般可?。?～3。或根據(jù)下式計算 　　　　　　　　　 ( 15 )式中　— 一般安全系數(shù)，考慮工件性質(zhì)及余量不均勻等引起的切削力變化，＝～2；— 加工性質(zhì)系數(shù)，粗加工＝，精加工＝1；— 刀具鈍化系數(shù)，＝～；— 斷續(xù)切銷系數(shù)，斷續(xù)切削是＝，連續(xù)切削時＝1。＝11＝ 安全系數(shù)K的計算結(jié)果小于2，達不到安全要求，取K=，將以上結(jié)果代入到公式計算可得 ： 螺旋夾緊機構(gòu)及其源動力與實際所需夾緊力之間的關(guān)系為： ( 16 ) ＝ N 式中： — 原動力通過螺母施加在壓桿上的力（N）；— 原動力（N）； r`— 螺桿端部與壓桿之間的當(dāng)量摩擦半徑（mm），其值視螺桿端部的結(jié)構(gòu)形式而定；— 螺桿端部與壓板間的摩擦角（176。）；— 螺紋中徑之半 （mm）；α— 螺紋升角 （176。） — 螺旋副的摩擦角 （176。）。 對定裝置夾具體底面是夾具的主要基準(zhǔn)面，要求底面經(jīng)過比較精密的加工，夾具的各定位元件相對于此底面應(yīng)有較高的位置精度要求。為了保證夾具具有相對切屑運動的準(zhǔn)確的方向，夾具體底平面的對稱中心線上開有定向槽，安裝上兩個定向鍵，夾具靠這兩個定向鍵定位在工作臺面中心線上的T型槽內(nèi)，采用良好的配合，一般選用H7/h6，再用T型槽螺釘固定夾具。由此可見，為了保證工件相對切屑運動方向有準(zhǔn)確的方向，夾具上的第二定位基準(zhǔn)（導(dǎo)向）的定位元件必須與兩個定向鍵保持較高的位置精度。 標(biāo)準(zhǔn)件的選取壓板連接夾具體壓緊螺栓的選取GB/T5783—2000，螺紋規(guī)格為直徑d＝M8，長L＝45mm,性能等級為8﹒8級，表面氧化，材料35＃鋼，全螺紋螺栓，標(biāo)記為： GB5783 M845。固定襯套的螺釘規(guī)格按照 GB/T65－2000選取，螺紋直徑分別為d＝M4，公稱長度為L＝10mm,，材料35＃鋼，不經(jīng)表面處理開槽圓柱頭螺釘，標(biāo)記為： GB/T65　M410。連接轉(zhuǎn)動手柄和壓緊螺桿的銷選取GB/—2000,公稱直徑d＝10mm,公差為m6,公稱長度l＝38，材料35鋼，不經(jīng)淬火，不經(jīng)表面處理的圓柱銷，標(biāo)記為： 銷 GB/ 10m638。連接夾具與機床定位鍵選取GB2206—80，寬度B＝20mm，熱處理：HRC40～45,偏差為h6的A型定位鍵，標(biāo)記為： 定位鍵 A20h6 GB2206—80。與定位鍵配合使用的螺釘同樣選取GB/T65－2000，螺紋直徑分別為d＝M6，公稱長度L＝10mm,，材料35＃鋼，不經(jīng)表面處理開槽圓柱頭螺釘，標(biāo)記為： GB/T65 M616。與銷孔配合定位的菱形銷選取GB2204－80可換定位銷，材料20鋼，表面滲碳處理，～，HRC55～60。連接菱形銷與襯套的鍵選取GB/1096－1979，圓頭普通平鍵（A型），寬度b＝10mm,h＝8mm，長度L＝80mm，材料45鋼，標(biāo)記為： 鍵 1080 GB/T1096。[19] 夾具體的設(shè)計 夾具體的毛坯結(jié)構(gòu)在選擇夾具體的毛坯結(jié)構(gòu)時，應(yīng)以結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟性、標(biāo)準(zhǔn)化的可能性以及工廠的具體條件為依據(jù)綜合考慮。根據(jù)夾具的工作條件和受力情況，本夾具的毛坯采用鑄造結(jié)構(gòu)可滿足要求。 夾具體外形尺寸的確定夾具制造屬單件生產(chǎn)性質(zhì)，為縮短設(shè)計和制造周期，減少設(shè)計和制造費用，所以夾具體設(shè)計，一般不作復(fù)雜的計算。通常都是參照類似的夾具結(jié)構(gòu)，按經(jīng)驗類比法估計確定。實際上在繪制夾具總圖時，根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置以及其他輔助機構(gòu)和裝置在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大體確定。根據(jù)《機床夾具設(shè)計手冊》表192 夾具體結(jié)構(gòu)尺寸的經(jīng)驗數(shù)據(jù)及表193 夾具體座耳尺寸兩表可初步擬訂夾具體的尺寸。（見精鏜銷孔夾具體零件圖） 夾具體的排屑結(jié)構(gòu)為了便于排除切屑，不使其積聚在定位元件工作表面上而影響工件正確定位，一般在設(shè)計夾具體時，應(yīng)采取必要的措施。參閱《機床夾具設(shè)計手冊》表194，采用切屑自動排除結(jié)構(gòu)。 精鏜銷孔夾具工作原理 如圖6所示為精鏜銷孔夾具裝配圖。其工作原理為：結(jié)合人機工程學(xué)基本原理，從正面裝入活塞工件，工件安放在止口座1上，由活塞止口和端面限制5個自由度，剩下沿Z軸的轉(zhuǎn)動自由度由右 可移動的菱形銷13來限定，菱形銷插入銷孔后，順時針旋動手柄8，壓緊螺桿6向下移動，通過圓球頭部將作用力傳遞到壓塊3，壓塊將力均勻地傳到活塞2頂面，壓緊工件，活塞夾緊后，退出菱形銷13，將夾具整體平移到工作位置開始加工，加工結(jié)束后，退出刀具，逆時針旋動手柄8， 松開壓塊3，取下活塞，精鏜銷孔工序加工完成，繼續(xù)加工下一個工件。 5 鉆油孔夾具設(shè)計 工件的定位 油孔的加工是在與銷孔所在的半曲面相垂直的活塞兩個半曲面上分別鉆出３個直油孔，如圖8所示。為保證油孔中心與止口面的長度精度要求，要限制的自由度為X軸的平動及Y軸和Z軸的轉(zhuǎn)動，為保證油孔間的角度，要限制的自由度為Z軸的平動及X軸的轉(zhuǎn)動。故選用典型的孔定位方法，定位元件為心軸與圓柱定位銷的配合使用，其中，心軸與止口盤頂面限制X軸、Z軸的平動和沿X軸、Y轉(zhuǎn)動4個自由度，圓柱定位銷限制Y軸的移動和沿Z轉(zhuǎn)動2個自由度。選擇孔為定位基準(zhǔn)。心軸的寬度和圓柱定位銷的直徑由活塞的內(nèi)孔間距和銷孔直徑確定。 定位誤差的分析與計算本設(shè)計是采用孔定位，因而可能產(chǎn)生的誤差是元件的銷孔與定位銷之間的間隙引起軸向的誤差和心軸與活塞內(nèi)壁配合產(chǎn)生的徑向誤差。以銷孔與定位銷的定位誤差為例：根據(jù)《機械制造裝備設(shè)計》第265頁可查最大間隙公式為 (17)圖 6 精鏜銷孔夾具裝配圖Fig 6 Finished boring cotter hole jig assembly drawing止口座 活 塞 壓 塊 壓 板 襯 套 壓緊螺桿 7 、銷 手 柄 9 夾具體 菱形銷導(dǎo)套 1襯 套 1螺 釘 1菱形銷 1鍵 1定位鍵式中 —定位孔最大直徑；—定位銷最小直徑；Δ —銷孔的最小間隙；—銷的公差；—孔的公差。由于銷孔與之間有間隙，工件安裝時孔中心可能偏離銷孔中心，其偏離的最大范圍是以δ為直徑，以銷中心為圓心的圓。若定位時讓工件始終靠緊銷的一側(cè)，即定位以銷的一條母線為基準(zhǔn)，工件的定位誤差公為：。本設(shè)計選用的活塞銷孔最大直徑為 = + =，定位銷直徑選定為 = ，其長度選定為 = 130mm。定位銷與銷孔間采用H7/g6，銷軸最小尺寸為＝－＝，所以其定位誤差最大間隙由公式得： ＝。 工件的夾緊查《機械加工工藝手冊》表104—11有：鉆孔加工時軸向力計算公式為： ( 18 )式中 — 鉆削加工軸向切削力； — 鉆頭直徑； — 切削進給量； — 加工材料的屈服強度